Musica e cervello

Nella storia dell’umanità, la musica e la medicina hanno sempre mantenuto una stretta relazione. L’approfondimento sulla musica nel campo delle neuroscienze si è sviluppato notevolmente negli ultimi anni grazie allo sviluppo e all’evoluzione delle TECNICHE DI NEUROIMAGING.

Prima di parlare delle aree che si attivano durante l'ascolto di una canzone, analizziamo brevemente la struttura del cervello.

Com'è fatto il cervello?

Il cervello può essere suddiviso in cinque parti principali: mielencefalo, metencefalo, mesencefalo, diencefalo, telencefalo.

• Mielencefalo: viene anche chiamato bulbo o midollo allungato ed è direttamente collegato al midollo spinale
• Metencefalo: presenta due strutture fondamentali
• Cervelletto: fondamentale per il controllo muscolare, la coordinazione dei movimenti e il mantenimento dell'equilibrio
• Ponte: trasporta al cervelletto le informazioni relative al movimento che provengono dagli emisferi cerebrali
• Mesencefalo: struttura mediana che presenta due rigonfiamenti, i
  collicoli

  I tubercoli o collicoli quadrigemini sono quattro formazioni del tronco cerebrale (due superiori e due inferiori) poste sulla superficie dorsale (tetto) del mesencefalo; quelli superiori si collegano alle vie ottiche mentre quelli inferiori alle vie dell'udito
• Diencefalo: presenta due strutture principali
• Talamo: riceve segnali dai recettori sensoriali e li trasmette, elaborati, alla corteccia sensoriale
• Ipotalamo: ha una funzione fondamentale per quanto riguarda i comportamenti motivati
• Telencefalo: è la parte più sviluppata del cervello umano ed è quella che svolge le funzioni più complesse come il linguaggio, i movimenti volontari, l'apprendimento e la soluzione di problemi. È diviso da una profonda fessura in due emisferi cerebrali che comunicano attraverso un grosso fascio di fibre nervose, il corpo calloso, e, attraverso fasci più piccoli di fibre, la commissura anteriore e l'ippocampo. Gli emisferi sono costituiti da una sostanza bianca all'interno, da una massa grigia alla base (corpo striato) e da una sostanza grigia che li riveste (corteccia cerebrale).

La corteccia cerebrale

La corteccia cerebrale è lo strato di sostanza grigia che riveste la superficie esterna degli emisferi del cervello. Rappresenta il 42% dell'intera massa cerebrale e presenta delle evidenti scanalature (scissure) alternate a zone rialzate (circonvoluzioni o giri). Nella corteccia umana ci sono quattro scissure, due laterali e due centrali, attraverso le quali è possibile individuare quattro lobi:

• Lobo frontale
• Lobo parietale
• Lobo temporale
• Lobo occipitale

Ogni lobo è sede di funzioni localizzate individuabili nella superficie cerebrale. È possibile individuare 12 distinte regioni corticali con le loro principali funzioni:

• Corteccia prefrontale: emozioni e risoluzione di problemi
• Corteccia motoria associativa: coordinazione dei movimenti complessi
• Corteccia motoria primaria: inizio movimenti volontari
• Corteccia somatosensitiva primaria: riconoscimento informazioni sensitive
• Corteccia sensitiva associativa: elaborazione informazioni sensitive
• Corteccia visiva associativa: elaborazione delle informazioni visive
• Corteccia visiva: riconoscimento di stimoli visivi semplici
• Area di Wernicke: comprensione del linguaggio
• Corteccia uditiva associativa: emozioni e risoluzione di problemi
• Corteccia uditiva: riconoscimento delle qualità dei suoni (volume, tono)
• Corteccia inferotemporale: elaborazioni legate alla memoria
• Area di Broca: produzione del linguaggio

Quali aree cerebrali si attivano quando ascoltiamo una canzone?

È noto, grazie agli studi effettuati con la fMRI, che negli adulti la percezione e l’elaborazione della musica avvengono attraverso complessi sistemi neurali, prevalentemente nell’emisfero destro. Nel nostro cervello non esiste un singolo “centro della musica”, un’area localizzata che elabora le informazioni musicali. Si ha invece un’attivazione contemporanea e coordinata di decine di reti neurali della mente:

• Corteccia: emisfero temporale, deputato all’ascolto e alla comprensione dei suoni e emisfero frontale, deputato all’elaborazione del linguaggio e del pensiero astratto
• Amigdala Agglomerato di nuclei nervosi, che ha sede nella parte più interna di entrambi i lobi temporali del cervello. Svolge un ruolo chiave nella formazione e nella memorizzazione dei ricordi associati a eventi emotivi. : causa le nostre risposte immediate nei confronti della musica, come commuoversi ascoltando un brano
• Ipotalamo Struttura del sistema nervoso centrale situata nella zona centrale interna ai due emisferi cerebrali che controlla e regola il sistema nervoso autonomo e il sistema endocrino. : controlla l'azione dell'ipofisi, che secerne diversi ormoni tra cui ossitocina e dopamina, legati a stati di benessere
• Bulbo e ponte: responsabili di modificazioni del respiro e della frequenza cardiaca
• Strutture sottocorticali come il cervelletto e i gangli della base: queste strutture sono deputate al controllo motorio e sono quindi coinvolte nella percezione del ritmo. È per questo motivo che quando ascoltiamo musica o quando siamo ad un concerto non riusciamo a stare fermi. Al contrario ci viene spontaneo muovere la testa, le mani, o le gambe: la musica infatti stimola e genera pattern motori.

Questo video mostra i cambiamenti dell’attività cerebrale di un individuo durante l’ascolto dello Studio Op. 10 n. 3 Tristezza, una composizione per pianoforte scritta da Chopin. Durante l’ascolto musicale, in maniera alternata, si attivano diverse aree cerebrali. Quando il tempo e l’intensità della musica di sottofondo cambiano, aumenta l’attività cerebrale delle regioni dell’ascoltatore associate alle emozioni, alle capacità motorie e al sistema dei neuroni specchio.

I dati emersi dagli studi eseguiti con EEG e ERPs riguardano l’elaborazione corticale della musica e il grado d’influenza che l’istruzione musicale ha sulle risposte elettrofisiologiche dei soggetti impegnati in compiti musicali. In particolare, un dato interessante è emerso alla presentazione di musica con accordi imperfetti, o di musica che, secondo i canoni della musica occidentale, contiene dissonanze: il giro frontale inferiore Area della corteccia cerebrale che comprende anche l'area di Broca, legata alla produzione del linguaggio risponde a queste violazioni delle regole del linguaggio musicale, in modo molto simile a quanto accade di fronte a errori sintattici del linguaggio. Sembra quindi che questa regione elabori strutture sintattiche che sono alla base sia della musica sia del linguaggio.

Predisposizione neurobiologica o condizionamento culturale?

Esiste una predisposizione neurobiologica che ha permette la produzione e la comprensione della musica, oppure tutto ciò è il risultato dell’esposizione alla musica nel corso della vita?

Uno studio in neonati effettuato nel 2010, che ha utilizzato la fMRI durante la presentazione di brani di musica occidentale, permette di rispondere a questa domanda. La ricerca ha mostrato l’attività del cervello dei neonati con 24/48 ore di vita, quando l’esperienza uditiva alla musica è ancora minima o nulla: la musica di Mozart, Schubert, Chopin, attiva un circuito a livello dell’emisfero destro come negli adulti esposti da tempo alla musica. Questa scoperta evidenzia che già alla nascita sono presenti un’architettura neurale e una specializzazione emisferica destra per l’elaborazione di processi musicali. La musica richiede sistemi neurali complessi per essere elaborata nel cervello umano, e questa possibilità esiste già alla nascita, come risultato della nostra evoluzione.

I benefici di suonare uno strumento

Cosa accade al cervello quando si suona uno strumento?

Suonare uno strumento musicale è una delle attività più impegnative che un essere umano possa svolgere: tale pratica, infatti, è in grado di attivare contemporaneamente numerose aree sia del sistema nervoso centrale (cervello e midollo spinale) che periferico. Quando un musicista suona uno strumento, le regioni motorie cerebrali controllano i movimenti grossolani e fini La motricità GROSSOLANA riguarda i movimenti del capo, del tronco, degli arti superiori e inferiori (stare in equilibrio, camminare, gattonare, correre, saltare, lanciare, afferrare).
La motricità FINE riguarda i movimenti della mano, delle dita, del polso e dell’avambraccio (prendere, ruotare, infilare) necessari per produrre il suono. Il suono viene poi elaborato dal sistema uditivo. Questa zona, a sua volta, in base all’input ricevuto, può regolare l’attività delle aree motorie. Se poi il musicista sta leggendo anche la musica, le informazioni visive ricevute verranno inviate al cervello per la loro elaborazione e realizzazione.

Suonare uno strumento può modificare strutturalmente il cervello

Studi hanno dimostrato l’esistenza di una specializzazione cerebrale nei musicisti: le risposte elettriche cerebrali alla presentazione di stimoli musicali sono più ampie rispetto a quelle dei non musicisti. Nei musicisti esperti, la fMRI ha dimostrato che l’elaborazione della musica coinvolge, oltre ai sistemi dell’emisfero destro, anche altri a livello dell’emisfero sinistro, legati a capacità più estese.

Con studi di risonanza magnetica strutturale nei musicisti esperti si sono evidenziate modifiche plastiche del cervello, legate all’esposizione alla musica e all’utilizzo di strumenti. Queste sono rappresentate da:

• Incrementi del volume della sostanza grigia dovuti a una maggiore connettività (sviluppo di dendriti e sinapsi) a livello delle aree uditive e motorie
• Modifiche dei principali fasci di connessione intra e interemisferici; infatti, l’area del corpo calloso, che collega l’emisfero destro e sinistro del cervello, accresce le sue dimensioni nei musicisti

• Modifiche di natura strutturale e funzionale dell’ippocampo. L'ippocampo è una zona del cervello coinvolta nell’apprendimento e nella memoria. Uno dei processi critici per l’apprendimento e la memoria è la neurogenesi dell’ippocampo, ovvero la formazione di nuovi neuroni. L’attività musicale può migliorare la neurogenesi incrementando di conseguenza l’apprendimento e la memoria.
• Sviluppo di più sinapsi: l’attività sinaptica del cervello può essere tracciata misurando la “stimolazione con impulsi accoppiati” (PAS) che coinvolge tutti i neuroni stimolati attraverso una procedura chiamata stimolazione magnetica transcranica. Dalla foto si può vedere che i musicisti presentano una maggiore attività sinaptica rispetto ai non-musicisti della stessa età. Questo suggerisce il fatto che i musicisti hanno un maggior numero di sinapsi nelle aree del cervello deputate al controllo delle funzioni motorie.
• Incremento della mielinizzazione: la materia bianca del cervello è formata principalmente di mielina, sostanza che circonda gli assoni dei neuroni per aumentare la velocità degli impulsi nervosi. Utilizzando una speciale forma di risonanza magnetica, è possibile misurare la quantità di sostanza bianca, che è risultata maggiore in soggetti che regolarmente suonano uno strumento. Suonare uno strumento musicale è quindi un modo efficace per migliorare la mielinizzazione.